Время застывания гипса в форме. Секреты работы с гипсом. Как сделать раствор из гипса для разноцветных поделок

У меня очень часто спрашивают про особенности работы с гипсом. Поэтому, я решил написать этот пост. Я не хочу делать очередной пост с мастер-классом, которых и так пруд пруди в интернете. И даже не буду рассказывать что можно делать из гипса. Из гипса можно делать всё. В этом посте я расскажу про некоторые секреты которые мы используем в своём производстве. Тема изготовления форм будет освещена в последующих постах.

Итак, с чего начать? Наверное с выбора марки гипса.

В зависимости от помола гипс подразделяется на группы: I - грубый помол, II - средний и III - тонкий. Предел прочности гипса определяется 12 марками на сжатие. Марки гипса следующие: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. Если честно, я все эти марки в продаже не встречал, и подозреваю, что не все они сейчас выпускаются, поэтому чтобы не морочить Вам голову, скажу сразу, Вам нужен Г-16, его ещё называют скульптурным, это самый мелкомолотый из распространенных марок. И если будет выбор, то берите лучше Самарского гипсового комбината. А вообще упрощенно весь гипс можно разделить на 3 разновидности. Это строительный - самый крупный помол, скульптурный - самый мелкий помол. И формовочный, но не заблуждайтесь, его не льют в формы, а из него их делают. Он красноватого оттенка, и используется для изготовления одноразовых форм, и является самым хрупким из всех марок, чтобы разбивая форму не повредить отливку.

Идем дальше, гипс - единственное вяжущее вещество, которое расширяется и нагревается при твердении, в нашем случае расширение гипса является положительным свойством, т.к. при этом он проникает в мельчайшие рельефы формы, при отливке деталей. Гипс не рекомендуется хранить длительное время. Предельным считается трехмесячный срок хранения. Установлено, что через 3 месяца гипс теряет прочность на 25-50%. Поэтому если у Вас где-то заваляся прошлогодний гипс, смело выкидывайте, не тратьте свое драгоценное время.

Далее готовим гипсовый раствор: сначала в ёмкость наливают необходимое количество воды, а затем насыпают гипс и быстро перемешивают. Раствор можно приготовить различной густоты. Для заливки в форму используют жидкий раствор (на 1 л. воды - 0,7 кг. гипса), для вытягивания используют средний или густой раствор (на 1 л. воды - 1,5-2 кг. гипса). Большой объём лучше перемешать электро-миксером. Небольшое количество лучше перемешать лопаткой. Но главное не перестарайтесь, мешайте не более 1 мин., пока не исчезнут комки, иначе гипс потеряет свои свойста, и после полного высыхания будет рыхлым. Емкость лучше использовать пластиковую, для маленьких объёмов очень удобно использовать половинку резинового мяча. После схватывания гипса их легко чистить, слегка деформируя ёмкость. В этом случае остатки гипса крошатся и отходят сами. Гипс нужно приготавливать очень быстро и тут же использовать. Если начинающий твердеть гипсовый раствор опять перемешать с водой или просто долго перемешивать, гипс отмолаживается и перестаёт твердеть или схватываться. Применять его уже тогда нельзя.

Есть различные присадки для замедления или быстроты схватывания, но мы, ничего не используем в своем производстве, поэтому я в это углубляться не буду. И мы не знаем как эти присадки в дальнейшем "аукнутся". В нашем случае изделия гарантиванно получаются экологически чистыми. Кому необходимы присадки, ищите сами. Но есть один простой способ, как приготовить гипс без всяких присадок, чтобы раствор быстро не схватывался и оставалось больше времени для работы с ним. Во-первых, взять воду похолоднее, во-вторых, в ёмкость с водой нужно насыпать гипс, но не перемешивать, а дать ему пропитаться водой. Такой раствор можно будет использовать немного дольше.

Гипс схватывается очень быстро 3-7 минут. Но если Вам спешить некуда не вытаскиваете изделие из формы. Крепость через 1-1.5 часа увеличится в 2 раза, и Вы гарантированно извлечете изделие из формы не повредив его. Но если время поджимает, или Вам за короткий период нужны несколько отливок из одной формы, извлекать можно не раньше чем гипс нагреется, Вы это заметите, в зависимости от величины заливки, гипс нагревается до 60-70 градусов.

Но если Вы думаете что на этом всё, то не угадали. Схватывается то гипс быстро, но очень медленно просыхает.

"Гипс (от греческого gypsos - мел, известь) минерал, водная сернокислая соль кальция.

Встречается преимущественно в виде сплошных зернистых (алебастр) и волокнистых (селенит) масс, а также различных кристаллических групп (гипсовые цветы и прочее).

Гипс широко применяют для получения вяжущих материалов, для изготовления гипсобетона, как поделочный (селенит) и облицовочный камень; в производстве красок, эмали, глазури; в медицине и оптике.

Гипс служит исходным материалом в растворах, предназначенных для выполнения полых сфер со скульптурного оригинала..."

Большая Советская Энциклопедия, третье издание, том 6, страница 549.

Художники и умельцы давно оценили свойства гипса, который просто незаменим для изготовления форм для отливки скульптуры, копий моделей, монет и др. из различных литейных материалов (воска, бронзы, самого гипса), пластмасс (органического стекла), эпоксидной смолы.

Смазка

При работе с гипсовыми формами немаловажную роль играет смазка, разделяющая форму от отливки.

Например, при отливке сравнительно простых гипсовых предметов в гипсовых же формах наиболее распространена смазка, состоящая из раствора стеарина или парафина в керосине, а вот для более тонкой передачи рельефа гипсовых отливок используют мыльную пену (для этой же цели формы промывают поташом, кальцинированной содой или раствором медного купороса).

Как смазка неплохо себя проявила эмульсия, состоящая из мыла, растительного масла и воды, взятых в соотношении 2:1:7 (части по массе). При покрытии сферы этой эмульсией образуется нерастворимый олеат кальция (кальциевое мыло). При массовых отливках на гипсовые формы наносят раствор эпоксидной смолы в ацетоне.

Схватывание

Формовочный гипс - быстросхватывающее вяжущее, и по ГОСТу начало схватывания должно наступать не ранее, чем через 4 минуты с момента затворения гипсового теста, а твердеет гипс не ранее, чем через 6 минут, но не позднее, чем через 30 минут.

Для регулирования сроков схватывания гипса применяют специальные вещества - ингибитор и катализаторы, - из которых первые замедляют реакцию, а вторые - ускоряют схватывание.

Для затворения в качестве растворов-ингибиторов применяют 5-10%-ный столярный клей, а также некоторые растворы: 2-3%-ный - буры; 5-6%-ный - сахара; 5%-ный - этилового спирта.

В качестве затворяющих растворов-катализаторов применяют 3-4%-ные растворы поваренной соли, сульфата натрия, сернокислого калия и др.

Твердость

Для увеличения твердости изделия из гипса в последний перед затворением добавляют известь пушонку, просеянную через тонкое сито. После чего гипс затворяют, раствор тщательно перемешивают и заливают в форму. После схватывания гипса отливки сушат в теплом месте.

Придает крепость гипсу пропитка его изделий в течение суток раствором 5%-ного борнокислого аммония, нагретого до 30 градусов. Заметим, что борнокислый аммоний необходимо правильно приготовить. И делают это так. Сначала в теплый раствор борной кислоты в воде добавляют при помешивании небольшими порциями нашатырный спирт до тех пор, пока лакмусовая бумажка не начнет окрашиваться в синий цвет (жидкость имеет рН = 6-7). После чего жидкости дают постоять.

Повышает прочность отливки глауберовая соль, раствором которой обрабатывают готовую отливку.

Твердость гипса значительно возрастёт, если его затворить водой, содержащей до 50% кремневой кислоты, а готовую отливку затем нагреть до 60-80 градусов.

Еще по одному способу придания гипсу прочности гипс затворяют в почти насыщенном растворе буры. Готовую же отливку сначала пропитывают хлористым барием, а затем покрывают горячим мыльным раствором и промывают водой.

Одним из лучших способов получения высокотвердого гипса является 2-часовая пропитка гипсовой отливки цинковым или железным купоросом.

Допустимо обрабатывать гипсовые отливки алюмокалиевыми квасцами, что также повышает твердость гипса. Продержав около суток изделие в насыщенном растворе квасцов, ему дают высохнуть, после чего отливку нагревают до температуры 550 градусов. Гипс, обработанный квасцами, затвердевает медленно, но, затвердев, напоминает по прочности керамику.

Заметим, что с увеличением количества воды, добавляемой для затворения гипса, прочность последнего снижается, так как избыток воды испаряется, в результате чего в гипсе образуются поры.

Чистка загрязненных гипсовых отливок

Гипсовые отливки со временем загрязняются. Причиной тому являются пыль и тряпка, которой эту пыль с отливок смахивают. Вот несколько советов, как правильно очистить загрязненную гипсовую поверхность и придать ей свежий вид.

Совет № 1. Поверхность гипсовой скульптуры обрабатывают пылесосом, затем пропитывают нежирным молоком. Последнее поглощается поверхностью гипса, создавая на ней тонкую пленку, представляющую собой казеин. Затем наносят слой мастики, состоящей из растворенного в скипидаре белого воска и небольшого количества масляных цинковых белил. Мастику наносят щетинной кистью постепенно, тонким слоем, как бы втирая мастику в поверхность гипса. После высыхания первого слоя мастики через 4-5 дней наносят второй. После такой обработки мастикой на поверхности гипса образуется белая матовая пленка.

В дальнейшем гипсовая скульптура, покрытая мастикой, может промываться водой.

Совет № 2. Простым составом, удаляющим загрязнения с гипсовой скульптуры, является разведенный в воде крахмал (клейстер), который наносят на гипсовую поверхность и дают высохнуть. Образовавшуюся в результате этого на скульптуре пленку соскабливают деревянным скребком вместе с грязью, прилипшей к крахмалу.

Совет № 3. Для придания гипсовой скульптуре белоснежного вида ее покрывают два-три раза цинковыми белилами, разведенными в клеевой воде (слабеньком растворе столярного клея).

Совет № 4. Весьма эффективен способ удаления загрязнений как с гипсовой, так и мраморной скульптуры с помощью синтетических материалов на основе полиэтиленового воска.

Для приготовления 5-15%-ной пасты полиэтиленовый воск (оказывается есть такой!) растворяют в ксилоле при температуре 40-50 градусов. Приготовленная паста наносится мягкой прочной кистью так, чтобы на отливке не остались волоски от кисти. После образования на поверхности полиэтиленовой пленки последнюю вместе с загрязнениями удаляют

30. Гипсовый раствор

Раствор обычно состоит из вяжущего и заполнителя. Гипс редко применяют с заполнителем. В основном это чистое гипсовое тесто различной густоты. В практике это тесто называют гипсовым раствором или просто гипсом. Гипсовый раствор приготовляют различной густоты. Для приготовления жидкого гипсового раствора на 1 кг гипса берут 0,7 л воды, для приготовления раствора средней или нормальной густоты 1,5 кг гипса на 1 л воды, густого раствора - 2 кг гипса на 1 л воды.

Приготовляют гипсовый раствор так. Сначала в посуду наливают необходимое количество воды, а затем насыпают тонкой струйкой при тщательном перемешивании нужное количество гипса. При таком приготовлении получается совершенно однородный раствор, что очень важно в лепных работах.

Если же сначала насыпать гипс, а затем налить воду, то в этом случае почти всегда образуются комки, весьма нежелательные в лепных работах.

Небольшие порции гипсового раствора перемешивают металлическими лопатками, желательно медными или другими, изготовленными из нержавеющих материалов. Большие порции раствора перемешивают специально изготовленными деревянными мешалками, называемыми мутовками.

Стержень мутовки с врезанными в нее двумя деревянными, жесткими резиновыми или стальными пластинками при вращении между ладонями тщательно размешивает раствор (64).

Приготовление гипсового раствора рассмотренным выше способом удобно тем, что насыпаемый тонкой струйкой гипс, проходя слой воды, быстро смачивается и через 1...1,5 мин перемешивания превращается в тесто, готовое к использованию. Все это происходит за время до начала схватывания гипса.

Следует помнить, что чем гуще гипсовый раствор, тем тяжелее с ним работать. Он плохо льется и не всегда заполняет плотно всю форму с тонким рельефом, а это нежелательно. При недостаточном количестве воды получается неодинаковый по влажности гипсовый раствор, который неравномерно схватывается и имеет ряд других недостатков.

Не допускается длительно перемешивать гипсовый раствор, так как гипс начинает отмолаживаться, а это снижает прочность изделия. Особенно опасно применять такой гипс для изготовления гипсовых кусковых форм, которые будут быстро выходить из строя.

Для приготовления больших порций гипсового раствора рекомендуется пользоваться деревянной посудой (ведра, большие шайки, ушаты). Такую посуду удобно очищать от прилипшего гипса стальным инструментом.

При отливке больших изделий приходится применять несколько порций раствора. В этом случае следует предусмотреть, чтобы новую порцию раствора наливать на предыдущую до момента схватывания ранее налитого гипсового раствора. Кроме того, желательно нацарапать поверхность ранее налитого гипса. Если эти условия не выполняются, изделие может расслоиться, а это приведет к его разрушению.

В процессе приготовления гипсового раствора на его поверхности образуется пена, которую необходимо удалить. Если пена попадет в изделие или в гипсовый кусок формы, то это место будет пористым, а значит и слабым.

Для замедления сроков схватывания гипса применяют замедлители схватывания. Наиболее распространенным замедлителем является слабый клеевой раствор (клеевая вода), который не только замедляет схватывание гипсового раствора, но и придает гипсовым изделиям повышенную прочность. Распространенными замедлителями являются мездровый клей или желатин. Чем выше концентрация клеевого раствора, тем длительнее сроки схватывания и наоборот.

Обычно приготовляют раствор клея 25%-ной концентрации. Клеевой раствор вливают в воду, тщательно перемешивают и в этой воде затворяют гипс. Приготовлять клеевой раствор следует не впрок, а на один рабочий день. В теплое время года он быстро загнивает. В холодильнике жидко разведенный клей можно хранить 2...3 сут.

Концентрированный раствор клея не только эффективнее клея в чистом виде, но и его меньше требуется для приготовления клеевой воды.

Для приготовления клеевого раствора поступают так. 1 весовую часть сухого животного клея замачивают в 5 весовых частях воды в течение 15... 16 ч или более. После того как клей полностью растворится, в него добавляют 1 весовую часть известкового теста и кипятят смесь на слабом огне 5...6 ч, периодически помешивая ее. Раствор сильно вспенивается и чтобы избежать этого, на дно посуды кладут гальку слоем не более 2 см. Полученный концентрат перед применением разводят водой, и на полученной клеевой воде затворяют гипс. По своей эффективности такая вода в 2...3 раза выше, чем вода, приготовленная на обычном клеевом растворе.

Для отливки больших изделий гипсовое тесто рекомендуется приготовлять в большой посуде или в двух меньших и наливать его одновременно с армированием, вдавливая арматуру в толщу гипсового слоя.

Если требуется ускорить схватывание гипсового раствора, то в воду добавляют алюмокалиевые квасцы: 5 г на 1 л воды. Квасцы предварительно растворяют в воде.

Иногда для ускорения схватывания гипса рекомендуется добавлять в него поваренную соль из расчета 1...2 г на 1 л воды. Автор данной книги не рекомендует этого делать, так как в таком гипсе с повышенной влажностью сильно ржавеет металлическая арматура.

Как уже было сказано, гипсовые изделия в процессе схватывания гипса начинают коробиться. Чтобы снизить до минимума коробление, рекомендуется затворять гипс на известковой воде, которую приготовляют из извести-кипелки или известкового теста.

Для снижения коробления гипсовых изделий, в основном плоских, поступают так. Изделие укладывают тыльной стороной на ровный верстак на тонкий слой насыпанного гипса, притирают к этому слою только что отлитое изделие и оставляют примерно на 12... 16 ч или на целые сутки. Затем изделие снимают с верстака и укладывают на ровное основание для просушки.

Для снижения коробления гипса и замедления его схватывания применяют буру, которую берут 0,5% по массе от общего количества воды, на которой затворяют гипс.

Для облегчения массы гипсовых изделий их приготовляют из гипса, смешанного с опилками, которые замедляют схватывание гипса. Изделия можно изготовлять с добавлением в гипс песка.

Сушить гипсовые изделия необходимо в теплом помещении с температурой не ниже 16°С, но ни в коем случае не на сквозняке, который способствует короблению свежеотлитых изделий.

Замерзшие гипсовые изделия после оттаивания чаще всего разрушаются.

Форм и через сито № 0355 (400 отв/см 2) для литья капов и моделей. При затворении гипса водой частицы гипса, суспендируясь в воде, покрываются водной пленкой. Через 1-5 мин после затворения начинается гидратация гипса, раствор приобретает густо-текучую консистенцию и становится пригодным для отливки. Порядок приготовления гипсового раствора следующий: воду, подогретую до температуры 35-40° С, заливают в мешалку, затем туда же засыпают формовочный гипс и через 0,5-1 мин смесь перемешивают в течение 2-3 мин. Приготовленный гипсовый раствор немедленно заливают в матричные формы или капы.

Водогипсовое соотношение (гипс: вода) во многом определяет качество гипсовых форм. Это объясняется тем, что для полной гидратации гипса требуется 18,6% (по массе) воды, остальная вода - более 80% остается в свободном состоянии, обусловливая пористость высушенной формы, ее структуру и прочность. Прочность отливок из гипса обратно пропорциональна консистенции гипсового раствора. С повышением водогипсового отношения увеличивается размер кристаллов двуводного гипса, с понижением - уменьшается не только пористость, но и средний размер пор.

При изготовлении форм руководствуются такими оптимальными соотношениями гипс: вода, как 1:1 - для форм литья; 1,43; 1 -для форм пластического формования; 1,6:1-для изготовления капов и моделей; 1,25: 1 для форм, предназначенных для литья и пластического формования. На практике чаще всего применяют следующие соотношения: 56:44 - для форм, используемых на шпиндельных станках и для литья тонкостенных изделий; 60:40 - для форм, используемых для формования изделий на полуавтоматах и автоматах; 50:50 - для форм, используемых для литья рядовых изделий и формования капселей; 67:33 - для приготовления капов и моделей.

Вакуумирование гипсового раствора в течение 1,5- 2 мин при глубине вакуума 0,8-0,9 МПа удлиняет сроки схватывания на 15-20% и повышает механическую. прочность отливок на 18-20%, улучшает состояние поверхности формы и повышает оборачиваемость форм на 20-25%. Вакуумированный гипсовый раствор обладает повышенной текучестью, лучше заполняет все неровности и соединения капа. Вакуумирование способствует снижению пористости форм на 10-12% и изменяет характер пор. Структура формы более однородна (рис. 34) и не имеет замкнутых воздушных включений, снижающих прочность формы и не участвующих в капиллярном отсосе влаги. Коэффициент расширения вакуумированного гипсового раствора снижается.

Качество и экономичность гипсового раствора в процессе его приготовления повышаются при использовании механизированных и автоматизированных установок. В ФРГ, например, используются установки «Роко-вакумат» десяти типоразмеров производительностью от 100 до 1600 л/ч.

Смешивание гипса с водой осуществляется одновременно с вакуумированием раствора в специальных резервуарах. Дозирование гипса и воды, глубина и продолжительность вакуумирования автоматизированы.

Разгрузка вакуумных резервуаров и подача гипсового раствора к месту отливки форм на расстояние до 150 м производятся пневматически. Продолжительность загрузки, приготовления раствора, разгрузки и чистки составляет 2-3 мин в зависимости от вместимости резервуара (100-1600 л).

Рис. 35. Влияние условий изготовления гипсовых форм на их прочность 1 - водогипсовое отношение; 2 - продолжительность перемешивания; 3 - степень измельчения

Прочность, водопоглощение, твердость и другие свойства форм во многом зависят от степени измельчения гипса, режима смешивания гипса с водой, водогипсового отношения, а также чистоты исходного сырья (рис. 35). Нагревание воды до температуры 35-40° С и добавление 0,3-0,5% двуводного гипса способствует повышению прочности форм. Продолжительность пребывания гипсового раствора в ковше до заливки форм не должна превышать 2-3 мин.

Уникальный природный материал, коим является гипс, незаменим в строительстве, медицине и архитектуре. Рассмотрим приготовление строительного гипсового раствора.

Гипс и его свойства

получают после перемалывания обожженного во вращающихся печах гипсового камня, который добывают в карьерах с гипсосодержащей породой.

Существует множество разновидностей гипса: строительный, полимерный, акриловый, полиуретановый, скульптурный, архитектурный и огнеупорный. В строительстве, в основном, используется гипс с одноименным названием.

Одним из основных преимуществ гипса является его быстрая схватка и затвердевание, что существенно ускоряет и облегчает выполнение отделочных работ с его использованием.

В процессе твердения гипсовый раствор незначительно увеличивается в объеме, плотно заполняя все выемки и поры обрабатываемых им поверхностей.

Еще одно полезное свойство гипса заключается в том, что стены, оштукатуренные им, впитывают в себя из воздуха избыточную влагу, отдавая ее в случае, когда воздух становится пересушенным.

Кроме того, гипс – высокоэкологичный строительный материал, он не выделяет вредных веществ и не загрязняет окружающую среду.

Приготовление гипсового раствора

Для приготовления раствора налейте в посуду нужное количество воды, а затем тонкой струйкой насыпайте в нее гипсовый порошок, постоянно перемешивая смесь.

Небольшое количество насыпаемого гипса, проходя сквозь слой воды, будет быстро смачиваться и через 1 минуту в посуде образуется гипсовое тесто, готовое к использованию. Полученный при таком способе раствор будет однородным, с одинаковой плотностью.

Если же в емкость сначала насыпать гипсовый порошок, а затем вливать в нее воду, избежать образования комков вряд ли удастся.

Для ручного перемешивания раствора лучше воспользоваться лопаткой из древесины, пластика, резины или нержавеющей стали. В случае приготовления больших объемов гипсового раствора есть смысл вооружиться со специальной насадкой.

Во избежание потери гипсом своих свойств никогда не размешивайте раствор дольше 1 минуты – сразу же запускайте его в работу. Дело в том, что именно через такой короткий интервал времени начинается процесс схватывания гипса.

Пренебрежение этим советом и перемешивание раствора более длительное время с добавлением в твердеющее гипсовое тесто воды приведет к тому, что раствор станет отмолаживаться. Прочность поверхности, отделанной с его использованием, будет очень и очень невысокой.

Как растянуть во времени процесс затвердевания гипса? Использовать замедлители схватывания гипсового раствора.

Добавление в воду во время приготовления раствора костного или мездрового клея, кератинового замедлителя из отходов переработки рогов и копыт, казеината кальция позволяет увеличить время затвердевания гипса до нескольких часов.

Домашние мастера в качестве замедлителей часто используют обойный клей КМЦ, клей ПВА, сахар, молоко, стиральный порошок, мыльный раствор, шампунь или жидкость для мытья посуды.

Для противоположного эффекта — ускорения схватывания гипсового раствора, перед его замесом растворите в воде алюмокалиевые квасцы (5 г на 1 л воды) или поваренную соль (1 г на 1 л воды).

Удачи вам! Пусть у вас все получится!